第21章 铁系元素和铂系元素PPT讲稿.ppt
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1、第21章 铁系元素和铂系元素第1页,共44页,编辑于2022年,星期一总总 结结1.铁系元素铁系元素(1)铁系元素的原子价层电子构型为:铁系元素的原子价层电子构型为:Fe 3d64s2;Co 3d74s2;Ni 3d84s2(2)VIII族九个元素中,虽存在通常的垂直相族九个元素中,虽存在通常的垂直相似性,但水平相似性更突出。似性,但水平相似性更突出。(3)铁系元素指铁系元素指 Fe Co Ni 铂系元素指铂系元素指 Ru Rh Pd(轻铂系轻铂系)Os Ir Pt (重铂系重铂系)第2页,共44页,编辑于2022年,星期一(4)氧化物、氢氧化物氧化物、氢氧化物+2价氧化物、氢氧化物碱性;价氧
2、化物、氢氧化物碱性;+3价氧化物、氢氧化物两性偏碱;价氧化物、氢氧化物两性偏碱;Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2碱性减弱碱性减弱Fe(II)Co(II)Ni(II)还原性减弱还原性减弱Fe(III)Co(III)Ni(III)氧化性增强氧化性增强第3页,共44页,编辑于2022年,星期一第4页,共44页,编辑于2022年,星期一(4)配合物配合物 铁系元素都是很好的配合物的形成体铁系元素都是很好的配合物的形成体(中中心原子心原子),可与,可与CN-,SCN-,NH3等形成多种等形成多种配合物配合物(值得注意的是值得注意的是Fe3+/Fe2+不与不与NH3配合,配合,可用来分离可用
3、来分离Fe/Co或或Fe/Ni)。由于形成配离子后电极电势发生很大改变,由于形成配离子后电极电势发生很大改变,Co3+离子从不稳定变得稳定;而离子从不稳定变得稳定;而Co2+变得不变得不稳定,易被稳定,易被O2氧化成氧化成Co3+。第5页,共44页,编辑于2022年,星期一(5)羰基配合物:许多过渡金属均可形成羰基配合物;其中中羰基配合物:许多过渡金属均可形成羰基配合物;其中中心原子为心原子为0价,价,所形成的羰基配合物符合所形成的羰基配合物符合18电子规则电子规则,例如例如Fe(CO)5,Co2(CO)8,Ni(CO)4,Mo(CO)6等。等。制备:制备:金属氯化物金属氯化物+还原剂还原剂+
4、CO 羰基配合物羰基配合物 条件:约条件:约200 oC,23104KPa 化学化学键:CO提供孤提供孤对电子与中心原子空子与中心原子空轨道形成道形成键;CO的空的反的空的反键*轨道可以接受道可以接受金属的金属的d电子形成电子形成dp配键,配键,从而增从而增强了配合物的了配合物的稳定性。定性。第6页,共44页,编辑于2022年,星期一2.铂系元素铂系元素(1)铂系元素原子价层电子构型:铂系元素原子价层电子构型:Ru 4d75s1 Rh 4d85s1 Pd 4d105S0 Os 5d66s2 Ir 5d76s2 Pt 5d96s1(2)单质性质单质性质 a.常温均为惰性金属,不与非氧化性酸反应,
5、不与卤素、常温均为惰性金属,不与非氧化性酸反应,不与卤素、氧、硫等反应,只在高温下和氧化性强的卤素反应。氧、硫等反应,只在高温下和氧化性强的卤素反应。b.Pd能缓慢溶于浓硝酸,能缓慢溶于浓硝酸,Pt不能溶于硝酸,不能溶于硝酸,HF酸,但能溶酸,但能溶于王水;于王水;Ru,Rh,Os,Ir 对王水惰性;对王水惰性;c.铂系金属的耐碱腐蚀性较强。铂系金属的耐碱腐蚀性较强。第7页,共44页,编辑于2022年,星期一(2)化合价化合价 铁系元素中:铁系元素中:Fe稳定氧化态为稳定氧化态为+3和和+2价;价;Co和和Ni的稳定氧化态为的稳定氧化态为+2价;价;铂系元素中:钌的稳定氧化态为铂系元素中:钌的
6、稳定氧化态为+3和和+4;铑的稳定铑的稳定氧化态为氧化态为+3价;钯的稳定氧化态为价;钯的稳定氧化态为+2价价;锇、铱和铂最稳定氧化态为锇、铱和铂最稳定氧化态为+4价。价。Fe系元素系元素Fe 最高可形成不稳定的最高可形成不稳定的+6价价FeO42-;铂系元素钌、锇可形成铂系元素钌、锇可形成+8价的价的RuO4,OsO4,氧化能力强氧化能力强;铑、铱和铂可形成铑、铱和铂可形成+6氧化态化合物氧化态化合物MF6。第8页,共44页,编辑于2022年,星期一(3)化合物化合物 铂系元素的化合物多数为配合物。常见的铂系元素的化合物多数为配合物。常见的为卤化物。为卤化物。第9页,共44页,编辑于2022
7、年,星期一习习 题题第10页,共44页,编辑于2022年,星期一1.溶液含有溶液含有Fe3+和和Co2+,如何将它们分离开并,如何将它们分离开并鉴定之?此外,鉴定之?此外,Ni2+如何鉴定?如何鉴定?【分析】利用【分析】利用Co2+可形成可形成Co(NH3)62+配合物,配合物,Fe2+/3+均不形成氨的配合物,而将二者分开。均不形成氨的配合物,而将二者分开。【解】分离方法:将混合溶液溶于过量的含有【解】分离方法:将混合溶液溶于过量的含有NH4Cl的氨水溶液中,待沉淀完全后过滤。沉淀溶于稀盐酸得的氨水溶液中,待沉淀完全后过滤。沉淀溶于稀盐酸得到到Fe3+,滤液中的,滤液中的Co(NH3)62+
8、加入盐酸可以得到水合加入盐酸可以得到水合Co2+。以上过程就可鉴定出以上过程就可鉴定出Fe3+和和Co2+:生成红棕色沉淀的生成红棕色沉淀的是是Fe3+,没有沉淀的是没有沉淀的是Co2+.第11页,共44页,编辑于2022年,星期一第12页,共44页,编辑于2022年,星期一Fe3+,Co2+和和Ni2+的其它鉴定方法:的其它鉴定方法:Fe3+的鉴定:的鉴定:在酸性溶液中加入在酸性溶液中加入KNCS溶液,若生成溶液,若生成血红色溶液,则为血红色溶液,则为Fe3+;亦可用黄血盐亦可用黄血盐K4Fe(CN)6鉴定,与鉴定,与Fe3+生成深蓝色普鲁士蓝沉淀。生成深蓝色普鲁士蓝沉淀。第13页,共44页
9、,编辑于2022年,星期一Co2+的鉴定:的鉴定:在溶液中加入掩蔽剂在溶液中加入掩蔽剂NaF(掩蔽掩蔽Fe3+)(注:(注:Fe3与与F-的的配合物稳定性高于配合物稳定性高于NCS-),然后加入),然后加入KNCS固体和丙酮,生成天蓝色溶固体和丙酮,生成天蓝色溶液液(注:注:Co(NCS)42-在水溶液中不稳定,易分解成在水溶液中不稳定,易分解成Co(H2O)62+,因因此需要此需要NCS-离子浓度要高,且存在于有机相离子浓度要高,且存在于有机相)。第14页,共44页,编辑于2022年,星期一Ni2+的鉴定:的鉴定:向向Ni2+的氨水溶液中加入丁二酮肟的氨水溶液中加入丁二酮肟(DMG)(注:注
10、:DMG需要去质子,才能与需要去质子,才能与Ni2+配位配位),生生成鲜红色沉淀。成鲜红色沉淀。第15页,共44页,编辑于2022年,星期一2.银白色金属银白色金属M,在较高温度和压力下,同在较高温度和压力下,同CO作用生成淡黄色液体作用生成淡黄色液体A,A在高温下分解为在高温下分解为M和和CO。M的一种红色化合物晶体的一种红色化合物晶体B俗称俗称赤血赤血盐盐,具有顺磁性,具有顺磁性,B在碱性溶液中能把在碱性溶液中能把Cr(III)氧化为氧化为CrO42-,而本身,而本身被还原为被还原为C。溶液。溶液C可被氯气氧化为可被氯气氧化为B。固体。固体C在高温下可分解,其在高温下可分解,其分解产物为碳
11、化物分解产物为碳化物D,以及剧毒的加盐,以及剧毒的加盐E和化学惰性气体和化学惰性气体F。碳化物。碳化物D经硝酸处理可得经硝酸处理可得M3+离子,离子,M3+离子碱化后与离子碱化后与NaClO溶液反应可得溶液反应可得紫色溶液紫色溶液G,G溶液酸化后立即变成溶液酸化后立即变成M3+并放出气体并放出气体H。(1)试写出)试写出M、AH所表示的物质的化学式;所表示的物质的化学式;(2)写出下列的离子方程式:)写出下列的离子方程式:a.B 在碱性条件下,氧化在碱性条件下,氧化Cr(III);b.M3+碱化后,与碱化后,与NaClO溶液的反应;溶液的反应;c.G溶液酸化的反应。溶液酸化的反应。第16页,共
12、44页,编辑于2022年,星期一【解】【解】M:Fe A:Fe(CO)5 B:K3Fe(CN)6 C:K4Fe(CN)6 D:FeC2 E:KCN F:N2 G:Na2FeO4 H:O2【注】【注】化合物化合物A分子式:要符合分子式:要符合18电子规则,不用硬背。电子规则,不用硬背。【分析】此题的关键是根据红色化合物【分析】此题的关键是根据红色化合物B的俗称赤血盐入手,可的俗称赤血盐入手,可知知K3Fe(CN)6,进而推断出全部化合物。,进而推断出全部化合物。第17页,共44页,编辑于2022年,星期一3.为什么为什么K4Fe(CN)63H2O可由可由FeSO4溶溶液与液与KCN混合直接制混合
13、直接制备备,而,而K3Fe(CN)6却不能由却不能由FeCl3溶液与溶液与KCN直接制直接制备备?如?如何制何制备备?【分析】考【分析】考虑虑到到Fe3+的氧化性。的氧化性。第18页,共44页,编辑于2022年,星期一【解】由【解】由FeSO4溶液与溶液与KCN混合后经过重结晶直接制混合后经过重结晶直接制备备K4Fe(CN)63H2O。由于由于Fe3+有氧化性,能有氧化性,能够够将将CN-氧化成易氧化成易挥发挥发的有毒的有毒产产物物(CN)2,同,同时时Fe3+还还被被还还原,制原,制备产备产物中含有物中含有K4Fe(CN)63H2O,得不到,得不到纯净纯净的的K3Fe(CN)6晶晶体。可采用
14、在溶液中将体。可采用在溶液中将K4Fe(CN)6氧化的方法制氧化的方法制备备K3Fe(CN)6。第19页,共44页,编辑于2022年,星期一4.灰黑色化合物灰黑色化合物A溶于浓盐酸形成粉红色溶溶于浓盐酸形成粉红色溶液,并放出气体液,并放出气体B,从溶液中析出粉红色物从溶液中析出粉红色物质质C,C受热脱水转化为蓝色物质受热脱水转化为蓝色物质D。将。将C的浓溶液用醋酸酸化并加入亚硝酸钾,则的浓溶液用醋酸酸化并加入亚硝酸钾,则析出黄色晶体析出黄色晶体F。D加入氨水中,生成粉红加入氨水中,生成粉红色沉淀色沉淀G,当通入气体当通入气体B时,时,G转化为黑棕转化为黑棕色沉淀色沉淀H。H在盐酸中与氯化亚锡作
15、用生成在盐酸中与氯化亚锡作用生成C的粉红色溶液。的粉红色溶液。第20页,共44页,编辑于2022年,星期一【解】【解】A.Co2O3 B.Cl2 C.CoCl26H2O D.CoCl2 E.K3Co(NO2)6 F.Co(NH3)6Cl3 G.Co(OH)2 H.Co(OH)3第21页,共44页,编辑于2022年,星期一5.某黑色过渡金属氧化物某黑色过渡金属氧化物(A)溶于盐酸后得到绿色溶液溶于盐酸后得到绿色溶液(B)和气体和气体(C)。(C)能使润湿的能使润湿的KI-淀粉试纸变蓝。淀粉试纸变蓝。(B)与与NaOH溶液反应生成苹果绿色沉淀溶液反应生成苹果绿色沉淀(D)。(D)可溶于氨可溶于氨水
16、得到蓝色溶液水得到蓝色溶液(E),再加入丁二酮肟乙醇溶液则生成鲜,再加入丁二酮肟乙醇溶液则生成鲜红色沉淀。试确定个字母所代表的物质,写出有关的反应红色沉淀。试确定个字母所代表的物质,写出有关的反应方程式。方程式。【分析】由【分析】由E加入丁二酮肟乙醇溶液则生成鲜红色沉加入丁二酮肟乙醇溶液则生成鲜红色沉淀这一特征可知淀这一特征可知E为镍盐。为镍盐。第22页,共44页,编辑于2022年,星期一【解】【解】A.Ni2O3 B.NiCl2 C.Cl2 D.Ni(OH)2 E.Ni(NH3)62+第23页,共44页,编辑于2022年,星期一6.如何提纯含有少量如何提纯含有少量Fe和和Co杂质的金属杂质的
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